4.2 La nature de la simulation réalisée

A la suite de ce qui a été dit dans le chapitre 4 sur les différents types de logiciels, nous pouvons donner quelques précisions sur la nature des fichiers fournis aux élèves dans cette séquence d’enseignement.

Tous les fichiers réalisés dans cette séquence sont potentiellement des modélisations de situations expérimentales, sauf un : le fichier oeil1, qui est destiné à montrer le phénomène d’accommodation de l’oeil humain. On peut dire que ce fichier constitue une simulation du comportement de l’oeil, mais non une modélisation.

En effet, les constructions de tous les autres fichiers reposent sur l’application des lois de l’optique géométrique à des situations modélisées ; une fois que les constructions sont réalisées, les procédures d’action sur les fichiers conduisent toujours aux mêmes résultats. Par exemple, dans le fichier hémicyl7, la situation expérimentale est la traversée d’une lentille hémicylindrique par un faisceau de lumière parallèle arrivant perpendiculairement sur sa face plane. On modélise la lentille par un demi-cercle fermé par un diamètre, le faisceau incident est réduit à un seul rayon, qui traverse la face plane sans être dévié et se réfracte sur la face courbe : le rayon réfracté est tracé grâce à la construction de Snell. Les deux traversées des courbes qui représentent les deux faces de la lentille obéissent donc aux lois de Descartes, ce sont des traductions géométriques de lois physiques. Une fois que ces différents éléments sont construits, les conséquences sont fixées : en l’occurrence que si la lentille est assez diaphragmée, tous les rayons émergents vont converger en une zone assez petite, ce qu’on traduira par l’idée qu’il existe un foyer principal image.

Le fichier oeil1 au contraire base ses constructions sur la propriété qu’il doit illustrer : l’oeil accommode pour former l’image sur la rétine. On représente un oeil par un carré fermé par le symbole d’une lentille convergente. Un faisceau incident arrive sur la lentille, le faisceau émergent est tracé en lui imposant de converger sur le fond du carré, qui représente la rétine. Une fois que cette exigence est remplie, on en déduit sans difficulté (et conformément aux propriétés physiques des lentilles) quelle doit être la distance focale de la lentille qui représente le cristallin, et on montre aux élèves que cette distance doit varier si l’objet se déplace à distance finie pour qu’on le voie toujours nettement. On simule donc un phénomène qui n’appartient pas au seul champ de la physique (l’asservissement réflexe de l’épaisseur du cristallin par l’intermédiaire de muscles) par une contrainte sur les tracés géométriques, indépendante des lois de l’optique géométrique.

Il est important de faire comprendre aux élèves la différence entre ces deux méthodes de construction. Cela a été prévu dans la situation 14 de la séquence réalisée.